实验类型：综合设计型

指导教师：刘楚明 教授

铝合金制备与加工综合实验是材料科学与工程本科专业在学完《材料科学基础》、《金属塑性加工原理》、《有色金属熔炼与铸锭》、《有色金属材料热处理》、《有色金属材料加工技术》、《材料力学性能》、《材料电子显微分析》等课程后开设的一门综合实验课，其目的是提高和巩固学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。

实验包括六大部分：合金成份设计与配料，熔炼与铸锭，塑性加工，热处理、

性能检测与微观结构分析。

这种综合实验具有很强的实践性和应用性，要将所学理论应用在实践中，将理论与实践有机结合，在材料科学与工程的创新型人才培养中具有十分重要的作用。实验的每一部分的结果都是为下一部分实验作准备，每一部分实验前后相互关联、相互影响，其前道实验结果好坏直接影响后道实验的成功与否，这就要求学生务必在实验前缜密思考，实验中谨慎操作，认真做好实验的每一部分。实验前，除要求学生对实验要求、基本原理、操作要点进行预习外，还要求学生充分理解实验指导书中的实验方案。特别鼓励学生对实验方案提出自己的见解。

在实验过程中，教师首先就学生提出的问题进行讨论，同时，对学生提出的

思路进行点评。

在充分讨论的基础上，教师强调本次实验的操作要点。

第一部分实验：合金成份设计与配料

合金的成份设计是加工生产高质量产品的第一步，其成份设计包括新材料的成份设计和标准成份材料的设计，对新材料的设计主要是要考虑材料的用途，根据其对性能的实际需要设计出合理的成份范围，在设计时，既要考虑单个合金元素在合金中的作用，又要考虑各元素之间的相互作用，同时还要考虑所设计合金的成本；对于标准成份的设计，对各合金元素含量进行计算时，通常按国家标准要求按合金成份的中限就行，烧损大的元素的在配料时要考虑烧损量后加入。配好料后，按难熔的料先加，易熔易烧损的料后加的原则进行装炉，料在炉内装好后要在料上加上一层覆盖剂。

第二部分实验：合金的熔炼与铸锭

在炉内装好料后，在熔炼过程中要尽量减少熔炼时间，以减少合金元素的烧损和金属的氧化，并在熔炼过程中要适当搅拌，待料全部熔化后要对熔体进行除气除渣处理，即所谓精炼。出炉前要检测化成份是否合格。熔体处理完毕后要进行铸锭，铸锭时要控制浇注温度，温度过高熔体易氧化吸气，产生缩孔气孔等缺陷；温度过低导致铸锭产生冷隔、浇不满等缺陷，另外不利于铸造过程中气体及夹杂物的排出。在浇注时除控制浇注速度外，浇注过程要平稳，不要破坏金属熔体流动的连续性。在熔炼与铸锭过程中所使用的所用工、模具都要进行烘干处理，防止熔体产生二次污染。

第三部分实验：铸锭的塑性加工与热处理

轧制和挤压是有色金属塑性成形最常用的两种塑性加工方法，因此在本次综

合实验中主要进行挤压和轧制两种实验，了解并掌握在这两种加工过程中工艺控

制要点。

轧制主要用来生产有色金属板、带、箔材，工艺控制要点包括：热轧温度、道次轧制量、两次退火间的总轧制量，带、箔材轧制时的前后张力及轧制速度控制，轧制油的选择。

挤压主要用来生产有色金属管、棒、型材，“三度”的控制主要是挤压温度、挤压比、挤压速度的控制，以及工、模具的润滑处理。所有合金锭在热加工前都要进行均匀化处理。在冷轧过程中要考虑采用适当的中间退火。塑性加工完成后进行最后的成品热处理，根据不同的材料以及不同的性能要求，有各种不同的热处理方法和制度。

第四部分实验：性能检测与微观结构观察

材料加工完毕后是否合乎使用要求，要以对材料的性能检测结果为依据进行评判，检测内容包括：力学性能、物理性能及化学性能。评判标准以国标为准，使用方有特殊要求的以使用方和生产方双方约定的合同为准。